Politechnika Warszawska - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Przyrządy półprzewodnikowe

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103A-ETRTM-IWP-PPRM Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Przyrządy półprzewodnikowe
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Elektronika )-Radiokomunikacja i techniki multimedialne-inż. wi.-EITI
Punkty ECTS i inne: 5.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

PPRM

Numer wersji:

1

Skrócony opis:

Na wykładzie prezentowane będą modele podstawowych elementów półprzewodnikowych i zjawiska leżące u podstaw działania tych elementów: diody PN, diody MS, tranzystora bipolarnego, tranzystora unipolarnego Scharakteryzowane zostaną wybrane przyrządy specjalne, jak: tyrystor, komórki pamięci DRAM, inwerter CMOS. Pokazane zostaną tendencje i ograniczenia rozwoju układów mikroelektronicznych i perspektywy rozwoju nowych rozwiązań przyrządowych i materiałowych. Ćwiczenia laboratoryjne będą stanowić praktyczną ilustrację problemów omawianych na wykładzie.

Pełny opis:

Na wykładzie prezentowane będą modele podstawowych elementów półprzewodnikowych i zjawiska leżące u podstaw działania tych elementów: diody PN, diody MS, tranzystora bipolarnego, tranzystora unipolarnego Scharakteryzowane zostaną wybrane przyrządy specjalne, jak: tyrystor, komórki pamięci DRAM, inwerter CMOS. Pokazane zostaną tendencje i ograniczenia rozwoju układów mikroelektronicznych i perspektywy rozwoju nowych rozwiązań przyrządowych i materiałowych. Ćwiczenia laboratoryjne będą stanowić praktyczną ilustrację problemów omawianych na wykładzie.


Treść wykładu
Część I. Konstrukcje, podstawy działania, charakterystyki i parametry stałoprądowe.


Dioda półprzewodnikowa PN: technologia, rodzaje. Złącze PN w warunkach równowagowych: napięcie bariery; warstwa zaporowa; rozkłady ładunków, natężenia pola elektrycznego, napięcia; układ pasm energetycznych.
Złącze PN spolaryzowane: rozkłady koncentracji nośników, rozkłady gęstości poszczególnych strumieni prądów, charakterystyka I-U; uzupełnienia modelu Shockley`a (generacja-rekombinacja w warstwie zaporowej, rezystancja szeregowa, duże prądy); elektryczne przebicie złącza PN; wpływ temperatury na charakterystykę I-U i na parametry złącza (5h).

Dioda półprzewodnikowa MS: technologia - historia rozwoju elektroniki, bariera kontaktowa Schottky (fizyka zjawisk), opis ch-ki I-U, unikalne własności (1h).

Tranzystor unipolarny typu MOSFET: konstrukcja; zasada działania; kondensator MOS (ch-ka C-U, układy pasm energetycznych i rozkłady ładunków w różnych stanach, napięcia charakterystyczne UFB ,UT); zatykanie kanału; charakterystyki przejściowe i wyjściowe, opis ID-UDS; elektryczne przebicia tranzystora (zabezpieczenia bramki); modulacja długości kanału, degradacja ruchliwości. Rodzaje tranzystorów MOSFET: symbole, charakterystyki (5h).


Tranzystor unipolarny typu JFET: konstrukcja, zasada działania, charakterystyki (1h).


Tranzystor bipolarny: konstrukcja i technologia, zasada działania. Rozpływ prądów, prądy zerowe, powiązanie pomiędzy prądami. Punkt pracy tranzystora (IC,UC). Sposoby połączeń dla źródła i obciążenia. Rozkłady koncentracji nośników, wyrażenia na składowe prądów. Stany pracy tranzystora. Model Ebersa-Moola. Zjawiska oddziaływania w przód i w wstecz, zależność wzmocnienia prądowego od IC,UC. Charakterystyki prądowo - napięciowe tranzystora. Ograniczenia prądowo - napięciowe, napięcia elektrycznego przebicia, cieplny układ zastępczy, przebicie termiczne (5h).

Część II. Własności dynamiczne, parametry małosygnałowe, elektryczne układy zastępcze, częstotliwości graniczne, praca wielkosygnałowa (impulsowa).
Elektryczny układ zastępczy złącza PN: pojemności złączowa i dyfuzyjna, przewodność małosygnałowa i wielkosygnałowa. Tranzystor bipolarny: parametry admitancyjne i mieszane, hybrydowe układy zastępcze, zależność parametrów od IC,UC, zależność wzmocnienia prądowego od częstotliwości, częstotliwości graniczne, zależność fT od IC,UC. Tranzystor unipolarny: elektryczny układ zastępczy, zależność parametrów gm oraz gds od ID i UDS (5h).

Praca impulsowa: przebiegi prądu i napięcia w złączu PN oraz czasowe zmiany koncentracji nośników podczas włączania, wyłączania i przełączania (różne warunki sterowania); parametry impulsowe diody. Tranzystor bipolarny praca impulsowa: przełączanie tranzystora pomiędzy stanami zatkania i nasycenia, przebiegi prądów i napięć, zmiany rozkładów koncentracji nośników w bazie, charakterystyczne czasy, ładunek nasycenia.

Inwerter z tranzystorami bipolarnymi. Przełączanie w inwerterze CMOS (4h).

Symulacje układowe - prezentacja elementów w programie komputerowym SPICE (1h).


Część III. Wybrane inne przyrządy półprzewodnikowe, ograniczenia i kierunki rozwoju mikroelektroniki.

Elementy przełącznikowe mocy - tyrystory: zasada działania, charakterystyka, parametry, TRIAC (1h).

Pamięci półprzewodnikowe: klasyfikacja, organizacja matrycy, zasada działania 1-tranzystorowej komórki DRAM (1h).

Mikroelektronika: stan obecny, kierunki rozwoju nanoelektroniki, ograniczenia fizyczne (1h).




Zakres laboratorium
Ćwiczenia laboratoryjne odrabiane są równolegle z wykładem. Dlatego, materiały pomocnicze do ćwiczeń oraz organizacja zajęć (duży udział Prowadzącego: bieżąca analiza wyników pomiarów, dyskusje, wyjaśnianie teorii) zapewniają realizację nauczania (pogłębiania) wybranych partii materiału na ćwiczeniach.
Podstawy cel ćwiczeń laboratoryjnych jakim jest - doświadczenie - realizowany jest poprzez pomiary charakterystyk statycznych i dynamicznych wybranych elementów półprzewodnikowych.

Program ćwiczeń laboratoryjnych obejmuje 5-ć zajęć 3-godzinnych:

  1. Parametry stałoprądowe diody półprzewodnikowej.

  2. Małosygnałowe i wielkosygnałowe właściwości diody PN.

  3. Charakterystyki i parametry tranzystora MOSFET.

  4. Parametry małosygnałowe i częstotliwości graniczne tranzystora bipolarnego.

  5. Tranzystor w układzie wzmacniacza.

Literatura:

    1. A.Jakubowski "Przyrządy półprzewodnikowe - materiały pomocnicze do wykładu" PW WSZ - Radiokomunikacja. Warszawa, 1998.

    2. W.Marciniak "Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone" WNT Warszawa,

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2016/2017 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2017-02-20 - 2017-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Zaręba
Prowadzący grup: Agnieszka Zaręba
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2015/2016 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2016-02-23 - 2016-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Zaręba
Prowadzący grup: Agnieszka Zaręba
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2014/2015 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2015-02-23 - 2015-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Agnieszka Zaręba
Prowadzący grup: Agnieszka Zaręba
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2013/2014 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2014-02-24 - 2014-09-28
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Antoni Siennicki
Prowadzący grup: Antoni Siennicki
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2012/2013 - sem. letni" (zakończony)

Okres: 2013-02-20 - 2013-09-30
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 80 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 80 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Antoni Siennicki
Prowadzący grup: Antoni Siennicki
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Ocena łączna
Jednostka realizująca:

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.